专利名称：正交变量扩展因子编码系统及方法
技术领域：
本发明关于CDMA通信系统，特别是关于正交变量扩展因子(OVSF)编码，及用于配置、产生及决定不同数据速率的OVSF编码的正交性的方法。
背景技术：
正交变量扩展因子(OVSF)编码提供一种变量扩展因子的正交编码组合。在先前技术中，存在有方法来配置一组不同数据速率的OVSF编码，其使用可变长度的沃尔什(Walsh)编码。该编码指定是基于信道数据速率来进行，其方法可造成改进该可用频谱的利用率。
另一种基于该编码树结构来得到OVSF编码的方法是基于该修正的Hadamard转换，其需要两个索引来代表一特定码(即扩展因素及编码数目)。为了进行该编码配置处理，习惯上产生一指定的表列及一忙碌(BUSY)。
这些先前技术方法的缺点在于其需要大量的内存来储存大量的编码，或需要快速处理速率来产生该编码，或有效地配置可用的编码。
发明内容
本发明揭示一种正交变量扩展因子(OVSF)编码的编码索引系统及方法，其引进映射到每个编码的单一数目。该新的编码数目本身不仅提供该编码签章，但其亦用于该OVSF编码的产生。此外，其提供简易及快速的产生该可用的编码表列，而不需要借助于查询表。此能力可改进动态编码指定。
OVSF编码是使用一索引p来由一组沃尔什(Walsh)编码中选出，其中p代表第i层的沃尔什(Walsh)码的第(p+1)-2i个沃尔什(Walsh)码，其中i为整数，使得2i≤p＜2i+1。较佳地是，该OVSF编码是基于一扩展因子SF来选择，其为2的次方，而一沃尔什(Walsh)码选择具有一相关的索引p，其中SF≤p＜2SF。
由索引值p所代表的层i的选择的沃尔什(Walsh)码对于由一索引值q所代表的层j的另一个沃尔什(Walsh)码的相对正交性是由比较该二元值形式的p及q所决定。该二元值形式的p为一序列的i个有效二元数字，而该二元值形式的q为一序列的j个有效二元数字。该代表的沃尔什(Walsh)码在如果该二元值形式的p相同于该二元值形式的q的第i个最高有效二元数字，或是该二元值形式的q相同于该二元值形式的p的第j个最高有效二元数字时，即被判定为非正交。
由索引值p所代表的一选择的沃尔什(Walsh)码可基于代表该二元值形式的p的有效二元数字的序列而轻易地产生。该选择的沃尔什(Walsh)码是产生为由第2索引值及第3索引值所代表的i沃尔什(Walsh)码的Kronecker乘积，其对应于该二元值形式p的i有效二元数字的序列，其中每个二元数字0对应于该第2索引值的沃尔什(Walsh)码，而每个二元数字1对应于该第3索引数值的沃尔什(Walsh)码。
另外，该选择的沃尔什(Walsh)码是由个别层j及k的索引值q及r所代表的两个沃尔什(Walsh)码的Kronecker乘积所产生，其中j+k＝i。在此例中，该二元值形式p是相同于二元值形式q结合二元值形式(r-2k)。
一般而言，OVSF编码的使用及选择是基于一扩展因子SF，其中SF为一正的2的次方，其使用来自一组编码的索引p，其中对于每个整数p＞3，该相对应的码是由C(p)＝C(m+2)C(k)所定义，其中p＝2k+m，且k及m为整数，而m＝0或1。对应于p＝1、2或3的码为C(1)＝[1]、C(2)＝[1，1]及C(3)＝[1，-1]。因此，p代表SF＝2i的第i层的编码的第(p+1)-2i个码，其中i为唯一的整数，使得2i≤p＜2i+1。
本发明的其它目的及好处对于本技术的专业人士将可由以下的说明来更加了解。
图1所示为一先前技术的沃尔什(Walsh)编码的OVSF编码树。
图2所示为根据本发明原理的索引系统的表格。
具体实施例方式
一种习用的OVSF编码树结构显示于图1，其编码在此处称的为沃尔什(Walsh)编码。CSF(n)代表具有扩展因子SF＝2k的OVSF码字符，其中n为该编码数目，而k为该叠层号码。该索引n及k已的为Hadamard索引。该沃尔什(Walsh)编码在习惯上是由图1所示的编码树递归地产生。
该母编码为该路径上由该特定编码到该根编码C1(0)的最下层的编码，而该子编码为那些由特定编码所产生者。举例而言，该C8(2)的母编码为C4(1)、C2(0)及C1(0)，而该C4(1)的子编码为C8(2)、C8(3)及其子编码。
两个编码唯有在彼此并非为母编码或子编码时才为正交。当指定一特定编码时，其母编码及子编码不能指定在相同的信道，因为其彼此并非正交。换言之，具有不同扩展因子的两个OVSF编码在当其位在该编码树的相同分支上时并非正交。
当一新的呼叫请求一特定的数据速率时，该系统需要由具有相对应的扩展因子的可用的编码组合来指定一编码。习惯上，为了维持指定的编码之间的正交性，该组可用的编码表列于每当指定一新的编码时来更新。此编码组合是由本身移除该指定的编码，及其所有的子编码及母编码来更新。
本发明人已了解到该先前技术的编码其每个可通过一单一索引系统来指定，而非由该已知的Hadamard法的双重索引系统。在本发明的单一索引系统中，即指定一顺序数值编码标记p，其中p等于该编码层的总和加上使用Hadamard索引的习用的树状结构指定的编码数目。因此，该编码标记为连续的整数，其由该叠层0的一个编码开始，其中SF＝1标示为1，该叠层1的两个编码，其中SF＝2，标示为2及3，接着为叠层i的第2i码，其中SF＝2i，其标示为接下来的2i整数，其是对于由2进行到在图2中由叠层0到3所代表的每个连续叠层i。虽然仅有最高到8的扩展因子的编码显示于图2，该系统可应用于任何2的次方的扩展编码。
一般而言，对于每个正整数标记p，其有唯一的整数i，其中2i≤p＜2(i+1)，而p代表第i层的沃尔什(Walsh)码的第(p+1)-2i个沃尔什(Walsh)码。举例而言，当p＝87、i＝6而64≤p＜128时，所以87代表第6层的沃尔什(Walsh)码的第24个沃尔什(Walsh)码。对于p＝1、i＝0而20＜1＜2，所以1代表第0层的第一个编码。通常对于标示为CN(x)的先前技术的编码，该编码为第N层的第(x+1)个码，因为先前技术的编码指定是由每个x＝0的叠层开始。
除了使用图1的先前技术指定的外，该先前技术的树状结构编码可对于每个正整数p来由该递归的Kronecker程序来产生，其中对于每个整数p＞3，该相对应的码是定义成C(p)＝C(m+2)C(k)式(1)及p＝2k+m 式(2)其中k及m为整数，而m＝0或1，且对应于p＝1、2或3的编码为C(1)＝[1]、C(2)＝[1，1]及C(3)＝[1，-1]式(3)如上所述，对于任何指定的p，具有一唯一的整数i使得2i≤p＜2i+1，所以每个p代表仅有一个SF的编码，即SF＝2i。同时，由p代表的编码为第i层编码的第((p+1)-2i个编码，其由p＝1开始，代表一第0层的第一编码。
依此方式产生的编码可符合以下三个性质性质1编码标记p的OVSF编码，其中SF≤p＜2SF及SF＝2L，其可分解为一Kronecker乘积，其L项的C(2)或C(3)如下C(p)＝C(aL-1+2)…C(a1+2)C(a0+2) 式(4)其中a0＝1，而对于i＝1到L-1，每个ai为0或1，而p=a0-2L-1+a1·2L-2+···+aL-1=Σi=0L-1(ai·2(L-i-1))]]>式(5)因此，a0a1…aL-1为p的二元值表示，其中a0＝1，而对于i＞1，每个ai为该二元数目1或0。
性质2C(p)的母编码的形式皆为[C(aL-m+2)…C(a1+2)C(a0+2)]，其中m＝2，3，..L.
性质3C(p)的子编码皆为C(q)C(p)，其可为任何的正整数q。
为了标示的目的，本发明的编码指定C(p)，其中p为十进制形式，其亦可表示为c(Pbinary)，即c(a0…aN-1)，其中a0-aN-1为p的二元值表示。举例而言，C(6)＝c(110)，因为十进制的6等于二元值记号的110。
根据本发明的编码索引系统说明于图2。具有其扩展因子最高为8的OVSF编码字符组是显示成同时使用Hadamard索引及新的编码索引代表的习惯的索引。
该OVSF编码层数目是显示在第一行。该习用的OVSF编码索引是显示在第二行，即SF及编码数目。第三及第四行为本发明的编码标记的二元值及十进制形式。该编码标记索引映射一编码标记到最后一行所示的每个编码字符。图2的码字符直接对应于图1的1及-1的沃尔什(Walsh)码组合，而编码字符组中的0是由相对应的沃尔什(Walsh)码的每个-1所取代。
由性质2及3可看出，c(a0，a1，a2，a3)的母编码及子编码为{c(a0)，c(a0，a1)，c(a0，a1，a2)}，而由(a0，a1，a2，a3)，即c(a0，a1，a2，a3，X，X，X，..)所开始的所有具有二元值索引的编码可简单地辨识。
根据本发明的编码标记方法比先前技术的方法要具有数个明显的好处1)降低了辨识码的位数目及增加了容量新的索引方法仅需要L+1位来支持最大的扩展因子2L，而习惯的索引在相同情况下需要L+[log2(L)-1]个位。举例而言，对于最大的扩展因子512可节省3个位。对于最大扩展因子512，习惯的方法需要4个位来相对应地储存10个扩展因子{1，2，4，8，16，32，64，128，256，512}或10个叠层数目{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}。此外，习惯的方法需要9个位来区别第10层中的512个编码。因此，习惯上需要总共13个位来在一10层系统中辨识一特定编码，其可支持扩展因子最高到512，并包含512。在比较上，新的方法仅需要10个位来区别扩展因子的所有1023个编码，其最高到512，并包含512。由13个位减少3个位代表可增加将近25％的能力。
2)在编码指定期间容易产生可用的正交编码利用新的索引，具有特定扩展因子的可用编码可由一直接的方式直接地由该指定的编码的索引的二元值形式来产生，而不需要使用查询表。
举例而言，如果指定由89(或1011001)所代表的编码，其母编码及子编码不能同时指定来使用，以维持已使用编码的相对正交性。那些编码在使用编码89时通常标计为″忙碌″。该忙碌编码可简单地产生，因为在一9层的系统中，code#89及code#70(101100)、code#22(10110)、code#11(1011)、code#5(101)、code#2(10)、code#1(1)的母编码及其子节点，其根据性质2及3即为code#178(10110010)、code#179(10110011)、code#356(101100100)、code#357(101100101)、code#358(101100110)、code#359(101100111)。
一般而言，每个编码索引具有一二元值形式，其是由一序列的有效二元值数字来代表，其长度等于其所代表的沃尔什(Walsh)编码的某个叠层。为了决定叠层i的一个沃尔什(Walsh)编码的相对正交性，其由索引值p代表，而叠层j的另一个沃尔什(Walsh)码，其由该索引值q所代表，并进行比较二元值形式的p及q。因为该二元值形式的p为一序列i个有效二元数字，而该二元值形式的q为一序列j个有效二元数字，该代表的沃尔什(Walsh)码并非正交，唯有该二元值形式的p等于该二元值形式的q的该i个最有效二元值数字，或该二元值形式的q相等于该二元值形式p的该j个最有效二元数字。对于p＝87，此条件仅在一9层的系统中q＝1，2，5，11，22，70，178，178，356，357，358或359时成立，如上所述。
3)容易扩展长编码具有一长编码的扩展序列可由具有较短的扩展因素的多重扩展来得到。该短扩展编码数目直接由该长编码数目来提取。
举例而言，该扩展编码c(a0，a1，…，aM)为c(a0，a1，…，aN)及c(a0，aN+1，aN+2，…，aM)的Kronecker乘积，其中N≤M。因此，该长扩展可由两次连续扩展来得到，先是c(a0，aN+1，aN+2，…，aM)，然后是c(a0，a1，…，aN)。
4)容易产生长编码该长编码c(a0，a1，…，aM)可由利用c(a0，aN+1，aN+2，…，aM)来扩展c(a0，a1，…，aN)得到。在由较短的编码产生该长编码时，不会有额外的硬件复杂度。
举例而言，请参考图2c(1110)＝c(11)c(110) 式(6)因为，[1，-1，-1，1，1，-1，-1，1]＝[1，-1][1，-1，1，-1]式(7)同时c(1110)＝c(111)c(10) 式(8)因为，[1，-1，-1，1，1，-1，-1，1]＝[1，-1，-1，1][1，1] 式(9)一般而言，叠层i的任何沃尔什(Walsh)编码，其由索引值p所代表，其可由个别的索引值q及r所代表的叠层j及k的两个沃尔什(Walsh)码的Kronecker乘积来产生，其中j+k＝i。在此例中，该二元值形式的p是等于二元值形式的q结合于该二元值形式的(r-2k)。
5)减少编码表的内存大小整个扩展编码组合制表在内存中。上述的多阶段扩展方式需要支持一较低的扩展因子的远小得多的表格。此外，对于所有编码的母编码及子编码其不需要储存该查询表。其可用直接的方式来产生。举例而言，一叠层8的256长度OVSF编码，其可由叠层4的两个16长度的OVSF编码来产生。因此，对于一16SF支持编码最高到叠层4的编码表即足以对于一256SF支持所有编码通过叠层8的简易产生。另外，所有的扩展编码可使用该叠层产生，每个上式4有两个编码c(10)及c(11)，其中c(10)＝C(2)＝[1，1]及c(11)＝C(3)＝[1，-1]。
6)致能简易及快速动态信道指定(DCA)本发明的索引可利于简易及快速的产生可用及忙碌编码表列的动态编码指定。在习惯的索引方法中，查询表需要储存及搜寻过所有编码的所有母编码及子编码。习惯上，该查询表需要大量的内存，而该搜寻处理非常耗时。
利用新的索引方法，其不需要查询表。所有的母编码及子编码可用一直接的方式来由该指定的编码直接得到。此可致能一简易及快速的动态编码指定。
再者，仅有一个表列的使用过的编码的索引值需要被维持来决定是否有可用的正交编码，并可选择这种正交编码。当需要一扩展因子SF的编码，及先前使用的编码索引p1…pn已经储存到一使用过的编码表列，由SF到2SF-1的每个数值p可相较于所储存的编码索引数值，以决定一正交编码的可用性。
为了简化起见，p可以先设定等于SF，而该二元值形式的p可相较于该二元值形式的每个储存的使用过的编码索引值来决定正交性，如上所述。如果一比较结果产生决定为非正交性，该比较处理即可停止，p即增加1，而该比较处理随着增加p来重复。该处理持续直到发现到一个p，其代表一编码正交于所有使用过的编码，或直到p增加到等于2SF。在第一种情况中，其选择对应于p的编码是做为一正交编码，而p储存到该组使用过的编码。在第二种情况中，其中p增加到等于2SF，无可用的正交编码。
新的编码索引方法为一种指定单一数目来代表该叠层数目及编码数目的单一数目，再者其代表该编码的结构，及关于该正交性的信息到其它编码。
权利要求
1.一种在一通信系统中选出OVSF编码的方法，其是由表示成具有多个叠层的二元树的一组沃尔什编码中选出，使得一第0层具有一沃尔什码，而每个连续叠层比其后续的叠层具有两倍的沃尔什码的数目，该方法包含使用一索引p来从该组沃尔什编码中选出一OVSF编码，其中p代表第i层的沃尔什码的第(p+1)-2i个沃尔什码，其中i为整数，使得2i≤p＜2i+1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该OVSF编码是基于一扩展因子SF来选择，其为2的次方，而一沃尔什码选择具有一相关的索引p，其中SF≤p＜2SF。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包含决定由索引值p所代表的叠层i的选择的沃尔什码与由索引值q所代表的叠层j的另一个沃尔什码的相对正交性，其是通过比较二元值形式的p及q得到。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该二元值形式的p为一序列的i个有效二元化数字，而该二元值形式q为一序列的j个有效二元化数字，而所代表的沃尔什码在当该二元值形式的p相同于该二元值形式的q的该i最有效二元化数字，或是该二元值形式的q相同于该二元值形式的p的该j最有效二元化数字时，可决定为非正交性。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包含基于一序列代表该二元值形式的p的有效二元数字来产生由索引p所代表的一选出的沃尔什码。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该选出的沃尔什码是由第2索引值及第3索引值所代表的i沃尔什码的Kronecker乘积所产生，其对应于该二元值形式的p的该序列的i个有效二元数字，其中每个二元数字0对应于第2索引值的沃尔什(Walsh)码，而每个二元数字1对应于第3索引值的沃尔什(Walsh)码。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该选择的沃尔什码是由个别层j及k的索引值q及r所代表的两个沃尔什码的Kronecker乘积所产生，其中j+k＝i。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该二元值形式p是相同于二元值形式q结合二元值形式(r-2k)。
9.一种在使用OVSF编码的通信系统中并基于一扩展因子SF选择的方法，其中SF为2的正次方，该方法包含由一组编码使用一索引p来选择一OVSF编码，其中对于每个整数p＞3，该相对应的编码是定义成C(p)＝C(m+2)C(k)，其中p＝2k+m，且k及m为整数，而m＝0或1，且对应于p＝1、2或3的编码为C(1)＝[1]、C(2)＝[1，1]及C(3)＝[1，-1]因此，每个p代表SF＝2i的第i层的编码的第(p+1)-2i个码，其中i为唯一的整数，使得2i≤p＜2i+1。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包含决定由索引值p所代表的叠层i的选择的编码，与由索引值q所代表的叠层j的另一个编码的相对正交性，其是通过比较该二元形式的p及q来得到。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该二元值形式的p为一序列的i个有效二元化数字，而该二元值形式q为一序列的j个有效二元化数字，而所代表的编码在当该二元值形式的p相同于该二元值形式的q的该i最有效二元化数字，或是该二元值形式的q相同于该二元值形式的p的该j最有效二元化数字时，可决定为非正交性。
12.如权利要求9所述的方法，进一步包含基于一序列代表该二元值形式的p的有效二元数字来产生由索引p所代表的一选出的编码。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该选出的编码是由第2索引值及第3索引值所代表的i编码的Kronecker乘积所产生，其对应于该二元值形式的p的该序列的i个有效二元数字，其中每个二元数字0对应于第2索引值的编码，而每个二元数字1对应于第3索引值的编码。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该选择的编码是由个别层j及k的索引值q及r所代表的两个编码的Kronecker乘积所产生，其中j+k＝i。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该二元值形式p是相同于二元值形式q结合二元值形式(r-2k)。
全文摘要
本发明揭示一种正交变量扩展因子(OVSF)编码的编码索引方法，其引进映射到每个编码的单一数目。该新的编码数目本身不仅提供该编码签章，但其亦用于该OVSF编码的产生。此外，其提供简易及快速的产生该可用的编码表列，而不需要借助于查询表。此能力可改进动态编码指定。
文档编号H04J11/00GK1555626SQ02818232
公开日2004年12月15日 申请日期2002年9月16日 优先权日2001年9月18日
发明者金荣洛, 潘钟霖 申请人:美商内数位科技公司